公司現(xiàn)有的生產(chǎn)線上的油位傳感器性能測試設(shè)備采用靜態(tài)測試方法，該方法無法對油位傳感器進(jìn)行全量程的動態(tài)性能測試。為更加精確地進(jìn)行油位傳感器性能測試，提高品質(zhì)并縮短測試時(shí)間，需要在較短的時(shí)間內(nèi)高效、快捷、獨(dú)立自主的開發(fā)出全新的油位傳感器動態(tài)性能測試設(shè)備。該設(shè)備要求在主要完成多種型號（包括 哈飛、奇瑞、夏利、通用、長城、吉利、江淮等公司的40多種車型）油位傳感器（以下簡稱TSG）全量程動態(tài)性能測試、低油位報(bào)警性能測試和斷點(diǎn)測試的基礎(chǔ)上，還要完成電子燃油泵（以下簡稱EKP）的啟動電流性能測試和插頭接線極性測試。 由于虛擬儀器為用戶提供了創(chuàng)新技術(shù)并能大幅降低生產(chǎn)成本，而且能提高生產(chǎn)率和測量精度及設(shè)備性能，用戶可以根據(jù)需求靈活而快捷的組建自己的測控設(shè)備，不用再受由廠家提供的傳統(tǒng)儀器的限制，所以結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)，決定將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到測控設(shè)備研發(fā)中，完成數(shù)據(jù)采集和自動測控的功能。 數(shù)據(jù)采集（DAQ）離不開驅(qū)動軟件。NI-DAQmx驅(qū)動軟件具有很多的優(yōu)點(diǎn)，為本項(xiàng)目在縮短開發(fā)時(shí)間、降低開發(fā)成本和提高測量精度等方面起到事半功倍的作用。 測控設(shè)備的硬件設(shè)計(jì) 1 設(shè)備結(jié)構(gòu) TSG動態(tài)性能測試設(shè)備的硬件部分由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、阻值和低油位報(bào)警測量系統(tǒng)、運(yùn)動控制測量系統(tǒng)、啟動電流測量系統(tǒng)、極性測量系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)等組成，其相互關(guān)系如圖1所示。 2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由基于PCI的采集卡PCI-6527和PCI-6052E構(gòu)成。PCI-6527卡是應(yīng)用在24Vdc下的24路輸入、24路輸出的數(shù)字采集卡，用于滿足TSG動態(tài)測試設(shè)備20路數(shù)字輸入信號，21路數(shù)字輸出信號的控制要求；PCI 6052E卡是能提供8路差分信號輸入，最高采樣率333kS/s，輸入分辨率16位，輸入范圍±10V的模擬量采集卡，完全滿足設(shè)備5路 模擬量差分輸入，采樣率4000Hz，輸入分辨率16位的要求。該系統(tǒng)作為設(shè)備的硬件核心。 3 阻值和低油位報(bào)警測量系統(tǒng) 如圖2所示，TSG是帶中間滑動抽頭的非線性跳躍型可變電阻器。它由如圖3所示的連接浮子桿的運(yùn)動帶動中間滑動抽頭的運(yùn)動，而隨之產(chǎn)生的電 阻值變化可以真實(shí)反映出油箱中燃油的多少。為準(zhǔn)確測試出TSG動態(tài)性能，即阻值隨浮子桿運(yùn)動高度變化而變化的性能，需要PCI-6052E進(jìn)行阻值數(shù)值和高度數(shù)值的實(shí)時(shí)采集。 TSG阻值的采集是通過采樣電路將阻值信號轉(zhuǎn)變成0～10Vdc的電壓信號，經(jīng)過信號調(diào)理后再以差分信號的方式輸入到PCI-6052E，其原理如圖4所示。 根據(jù)（其中R為TSG阻值，VR為R的電壓，r為外接定值電阻，Vr為r的電壓），Vr輸入到PCI-6052E的CH0通道，VR輸入到PCI-6052E的CH1通道，通過公式計(jì)算可得TSG的阻值。低油位報(bào)警阻值的測量方法與此相同。 4 運(yùn)動控制測量系統(tǒng) TSG浮子桿上下運(yùn)動和高度測量系統(tǒng)由SMC公司執(zhí)行器LJ1H2022NF-400K-R2、控制器LC1-1B1VH2-L5和 Balluff公司微脈沖位移傳感器（包括定位磁鐵塊BTL5-N-2814-1S、傳感器的本體BTL5-A11-M400-P-S32和L型連接插頭 BKS-S33M-05）組成，如圖5所示。 將開發(fā)的運(yùn)動控制程序輸入到SMC控制器后，由測控軟件通過PCI-6527控制SMC控制器選擇不同的產(chǎn)品運(yùn)動程序，SMC控制器通過控 制交流伺服電機(jī)來驅(qū)動滾珠絲桿以100mm/s的速度帶動浮子桿上下運(yùn)動，同時(shí)執(zhí)行器將滾珠絲桿的位置信息反饋回SMC控制器，實(shí)現(xiàn)浮子桿運(yùn)動的閉環(huán)控制。而實(shí)際的運(yùn)動高度值則經(jīng)過微脈沖位移傳感器測量后處理為0～10Vdc的電壓信號輸入到PCI-6052E的CH3通道。 利用LabVIEW進(jìn)行應(yīng)用軟件開發(fā) 1 軟件功能模塊 LabVIEW軟件是一個(gè)圖形化的開發(fā)環(huán)境，帶有大量的內(nèi)置功能，能夠完成系統(tǒng)仿真、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析和數(shù)據(jù)顯示等任務(wù)，避免了傳統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的復(fù)雜編程工作。此次開發(fā)的軟件是在WIN2000平臺上利用LabVIEW無縫開發(fā)的一套基于虛擬儀器的TSG動態(tài)性能測試的測控軟件，其軟件功能模塊如圖6所示。 2 TSG動態(tài)性能測試分析 列舉出四種TSG（共40多種）在滾珠絲桿以100mm/s的速度在大致6s的時(shí)間內(nèi)抬升浮子桿過程中關(guān)鍵測量點(diǎn)的要求，另外部分產(chǎn)品 還需測量低油位報(bào)警點(diǎn)的阻值。從中可知TSG高度范圍是-30～330mm，阻值范圍是2～320Ω。這樣在以高度為橫坐標(biāo)，阻值為縱坐標(biāo)構(gòu)成的坐標(biāo)系中，由高度與阻值組成的判斷窗口至少有7個(gè)，而且在控制高度點(diǎn)±1mm內(nèi)必須有采樣數(shù)據(jù)。為保證可靠地?cái)?shù)據(jù)采集，經(jīng)過測量系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)浮子桿的運(yùn)動高度至多每間隔0.15mm就必須要保證同時(shí)有高度值和阻值輸入到PCI-6052E，考慮應(yīng)用程序是個(gè)復(fù)雜的、完成諸多功能的測控程序，設(shè)定PCI-6052E的數(shù)據(jù)采樣率≥4000Hz。 3 軟件結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì) TSG動態(tài)性能測試設(shè)備測控軟件的程序編寫上采取順序結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)獨(dú)立的、可并行運(yùn)行的任務(wù)：EKP性能測試St8.1和TSG動態(tài)性能 測試St8.2。在開機(jī)執(zhí)行由Case編寫的初始化程序后，設(shè)備自動選擇009產(chǎn)品，程序進(jìn)入操作狀態(tài)。通過下拉菜單選擇設(shè)備校驗(yàn)、校驗(yàn)調(diào)整、型號設(shè)置、型號選擇和手動操作等功能，完成設(shè)備設(shè)置與調(diào)整。按下人機(jī)界面上的自動按鈕后，設(shè)備進(jìn)入自動狀態(tài)。 4 數(shù)據(jù)采集與曲線處理 當(dāng)測控軟件執(zhí)行到數(shù)據(jù)采集時(shí)，PCI-6052E進(jìn)行5個(gè)通道（2個(gè)TSG、2個(gè)低液位、1個(gè)高度）連續(xù)差分?jǐn)?shù)據(jù)采集，同時(shí)進(jìn)行阻值的計(jì)算，直到浮子桿運(yùn)動結(jié)束。 一方面，測控軟件將實(shí)時(shí)采集TSG阻值構(gòu)成的縱坐標(biāo)和高度值構(gòu)成的橫坐標(biāo)打包成Cluster后輸入到X-Y Chart Buffer子VI，該子VI與由TSG關(guān)鍵測量點(diǎn)構(gòu)成的控制限框子VI一起經(jīng)過Build Cluster Array處理后輸出到Multiplot X-Y Graph子VI，最終畫出TSG實(shí)時(shí)測量曲線。圖7為TSG動態(tài)性能實(shí)時(shí)測量曲線。實(shí)時(shí)曲線用于觀察TSG動態(tài)性能測試過程中曲線趨勢，比較粗略。低液位報(bào)警實(shí)時(shí)曲線的處理與此類似。 另一方面，測控軟件將整個(gè)采集過程中的TSG阻值數(shù)據(jù)、高度值數(shù)據(jù)和低液位報(bào)警數(shù)據(jù)分別用一維數(shù)組存儲起來，在浮子桿運(yùn)動結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)后臺的組合、排序、篩選和結(jié)果判斷，同時(shí)畫出最終詳盡的TSG動態(tài)性能測量曲線。 結(jié)束語 這一設(shè)備投入運(yùn)行后，生產(chǎn)節(jié)拍從原來的90s提高到現(xiàn)在的30s，產(chǎn)量提高了近3倍。TSG動態(tài)性能測試的過程完全模擬油箱中TSG的真實(shí)狀態(tài)，設(shè)備達(dá)到BOSCH相關(guān)廠的性能要求，其性能穩(wěn)定、用戶界面友好、操作簡便及可靠性贏得了好評。